Leszek Chodor Katedra Mechaniki, Konstrukcji Metalowych i Metod Komputerowych Politechnika Świętokrzyska Zbiorcza LISTA PYTAŃ stanowiących zagajenie do problemu egzaminacyjnego Konstrukcje Metalowe 2, kurs 2015/2016 studia stacjonarne i niestacjonarne w zakresie programu wykładu A HALE STALOWE A1 Hale metalowe. Ogólna charakterystyka i wymagania. Miejsce w konsumpcji stali. Wskaż na szkicu główne elementy konstrukcyjne hal. A2 Hale stalowe. Podstawowe wymiary i ich optymalizacja. A3 Omów elementy wpływające na ciężar konstrukcji. Analiza rozpiętości i schematu hali. A4 Wpływ pochylenia rygla na zużycie stali. Optymalna rozpiętość ramy poprzecznej i rozstaw między układami poprzecznymi. Wskaźniki zużycia stali na hale stalowe. A5 Rodzaje płatwi i analiza optymalizacyjna. Wskaźniki zużycia stali na płatwie. A6 Stężenia konstrukcji hal. Pokaż na szkicu rodzaje stężeń. Omów za pośrednictwem szkicu analizę geometrycznej niezmienności hali w kontekście stężeń. A7 Stateczność ogólna systemów konstrukcyjnych. Omów zagadnienie i najważniejsze sposoby zapewnienia stateczności hali. A8 Warunki podparcia pręta ściskanego. Omów zagadnienie na szkicu. A9 Stężenia połaciowe poprzeczne. Naszkicuj prawidłowy układ na przykładzie hali o rozpiętości ramy L [m], rozstawie między układami A [m] długości hali NxA [m] oraz rozstawie między płatwiami L/M ( L, A, N,M poda egzaminator) A10 Naszkicuj i omów zadania stężeń połaciowych poprzecznych oraz zachowanie rygli hal bez takich stężeń i współpracujących ze stężeniami. A11 Omów zasady kształtowania stężeń połaciowych poprzecznych: układy prętów, rodzaje prętów, rodzaje tarcz i ich elementy. Zasady rozmieszczania stężeń poprzecznych hal wg Eurokodu, a klasyczne zasady. A12 Omów zasady obliczania stężeń połaciowych poprzecznych. Podaj siły imperfekcji dla stężeń poprzecznych w hali o rozpiętości ramy L [m], rozstawie między układami A [m] długości hali NxA [m]oraz rozstawie między płatwiami L/M (L, A, N,M poda egzaminator). Strona 1
A13 Pionowe stężenia międzysłupowe. Zasady rozmieszczania klasyczne i wg Eurokodu. Omów na szkicu zadania stężeń międzysłupowych. A14 Omów zasady obliczania stężeń międzysłupowych. Podaj siły impefekcji dla stężeń międzysłupowych w hali o wysokości H, rozpiętości ramy L [m], rozstawie między układami A [m] długości hali NxA [m]oraz rozstawie między płatwiami L/M (L, H, A, N,M poda egzaminator). A15 Stężenia międzywiązarowe (pionowe pomiędzy wiązarami). Omów na szkicu zasady działania i kształtowania układu prętów stężeń. A16 Omów zasady obliczania stężeń międzywiązarowych. Podaj siły imperfekcji dla stężeń międzywiązarowych w hali o rozpiętości ramy L [m], rozstawie między układami A [m] długości hali NxA [m] oraz rozstawie między płatwiami L/M i wysokości wiązara h (L, h, A, N,Ms poda egzaminator). A17 Omów na szkicach zasadę działania bikonstrukcji i ideę wykorzystania tego zjawiska w zapewnieniu stateczności hal za pośrednictwem stężeń. A18 Rys historyczny. Kroki milowe w rozwoju stosowania stali w budownictwie i architekturze, ze szczególnym uwzględnieniem budownictwa halowego. B PŁATWIE I WIĄZARY KRATOWE B1 Naszkicuj rodzaje płatwi hal. Omów na szkicach zagadnienie optymalizacji płatwi ze względu na rodzaj, rozpiętość oraz rozstaw między płatwiami. B2 Naszkicuj umiejscowienie płatwi w przekrycia hali, sposoby ułożenia w stosunku do płaszczyzny dachu oraz omów konsekwencje. B3 Omów zależność pochylenia połaci dachu od rodzaju pokrycia (lub odwrotnie) oraz rodzaju odwodnienia i innych czynników. Najczęściej stosowane rodzaje pokrycia hal stalowych. B2. Dachy bezpłatwiowe. Omów zagadnienie optymalizacji w kontekście dachów płatwiowych. B3 Naszkicuj i omów zasady podwieszenia płatwi. Naszkicuj główne detale konstrukcyjne. B4 Naszkicuj detale podparcia płatwi na rygli stalowym. B5 Naszkicuj i omów zagadnienia zwichrzenia płatwi oraz zginania międzywęzłowego płatwi kratowych Strona 2
B6 Naszkicuj przykład zginania prętów płatwi kratownicowych od połączeń nieosiowych i omów sposób ujęcia obliczeniowego zagadnienia. B7 Naszkicuj detale podparcia płatwi walcowanych i giętych na zimno na ryglu stalowym i wskaż na istotne różnice. B8 Porównaj rzeczywiste stalowe dźwigary kratownicowe z kratownicami idealnymi. Analizę przedstaw na szkicach. B9 Stężenia między wiązarami. Zasady kształtowania. Typy oraz detale konstrukcyjne. B10 Jakie profile kratownic są stosowane w kontekście konstrukcji węzłów. Ugięcia dopuszczalne kratownic i strzałka odwrotna. B11 Omów klasyczną metodę wymiarowania prętów kratownic. B12 Klasy przekrojów stalowych, a klasyczna metoda wymiarowania prętów kratownic. B13 Omów założenia metody imperfekcyjnej wymiarowania prętów kratownic oraz metody analogowe obliczania kratownic. B14 Naszkicuj węzły kratownic bez blach węzłowych. Omów zasady konstruowania kratownic. B15 Co to jest nośność plastyczna i omów sytuację, w której jest istotna przy wymiarowaniu prętów kratownic. B16 Kratownice z profili giętych na zimno. Naszkicuj rodzaje profili, przykładowe węzły i konstrukcje. Podaj zalety i wady w kontekście ochrony konstrukcji stalowej przed otoczeniem. B17 Węzły podatne i niepodatne kratownic i konsekwencje obliczeniowe. Naszkicuj węzeł kratownicy z rur i zakwalifikuj do klasy podatności. B18 Naszkicuj i omów przykłady klasycznych węzłów kratownic. B19 Na szkicach omów zasady konstruowania węzłów podporowych kratownic. B20 Na szkicach omów zasady konstruowania połączeń montażowych kratownic. B21 Klasa przekroju pręta kratownicy. Znaczenie pojęcia, przy jakich typach wiązarów kratowych i dlaczego jest szczególnie ważne. B22 Naszkicuj i omów odstęp i zakładkę w węzłach kratownic z rur. Omów założenia do projektowania kratownic z rur. B23 Naszkicuj i omów węzły kratownic z rur prostokątnych i zasady ich projektowania. B24 Naszkicuj i omów wzmocnienia węzłów RHS kratownic stalowych. Strona 3
B25 Naszkicuj i omów połączenia śrubowe węzłów RHS kratownic stalowych. B26 Naszkicuj i omów połączenia zakładkowe węzłów RHS kratownic stalowych. B27 Naszkicuj i omów połączenia montażowe węzłów RHS kratownic stalowych. B28 Omów analogię belkową kratownic w ujęciu belki Timoshenko. C SŁUPY HAL C1 Omów różnice pomiędzy słupem teoretycznym, a rzeczywistym słupem stalowym. Wymień i naszkicuj główne rodzaje słupów C2 Analiza optymalizacyjna słupów stalowych, zespolonych i żelbetowych. Wnioski przedstaw na szkicach. C3 Naszkicuj i omów zasadnicze przekroje słupów hal: stalowe jedno- i wielogałęziowe, zespolone i żelbetowe. C4 Naszkicuj i omów typy słupów o stałym przekroju, schodkowe oraz zbieżne C5 Naszkicuj słupy schodkowe i omów warunki wysokości przekroju przyjmowanych w projektowaniu wstępnym. C6 Naszkicuj i omów zasady projektowania trzonów i głowic stalowych słupów hal. C7 Naszkicuj w dwóch rzutach podsuwnicowy wspornik słupa stalowego w sytuacji podparcia jednej lub dwóch belek podsuwnicowych C8 Omów zasady projektowania (kształtowania i obliczania) połączenia części nadsuwnicowej podsuwnicowej słupa stalowego C9 Naszkicuj i omów główne rodzaje stóp słupów. Narysuj stopę wykonstruowaną jako przegubową. C10 Naszkicuj i omów sposoby utwierdzenia słupa stalowego w fundamencie. C11 Naszkicuj i omów specjalne stopy słupów stalowych: kielichową oraz na głowicy słupa żelbetowego. C12 Naszkicuj słup dwugałęziowy w systemie Mostostal oraz omów na przykładzie tego słupa tworzenie stopy dwudzielnej z jednodzielnej. C13 Naszkicuj i omów zasady obliczania stopy dwudzielnej słupa stalowego C14 Wykonaj szkic i wyprowadź formułę na wyznaczanie siły w śrubie jednodzielnej stopy słupa stalowego Strona 4
C15 Naszkicuj i omów ogólną zasadę obliczania stopy słupa oraz mechanizm pracy zgodnie z normą europejską C16 Warunki, przy których możemy przyjmować utwierdzenie stopy słupa hali w schemacie statycznym. Wykonaj stosowny szkic i omów. C17 Naszkicuj i omów definicję i wyznaczanie początkowej sztywności obrotowej utwierdzenia słupa hal C18 Naszkicuj i omów definicję i wyznaczanie początkowej sztywności obrotowej utwierdzenia słupa hal C19 Naszkicuj i omów dwie sytuacje dominujące przy wyznaczaniu sztywności utwierdzenia słupa w fundamencie. C20 Naszkicuj i omów główne sposoby zakotwienia stopy w fundamencie za pomocą śrub. C21 Naszkicuj i omów zasady konstruowania przepon słupów. C22 Mechanizm zniszczenia belek-słupów. Naszkicuj wykres i omów zachowanie sprężyste i idealnie krytyczne. Co to jest nośność krytyczna? C23 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów zachowanie sprężyste i idealnie plastyczne. Co to jest nośność plastyczna? C24 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów przejście słupa ze stanu sprężystego do plastycznego. Co to jest nośność sprężysta, a co to plastyczna? C25 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów krzywą interakcji sprężystej. Co to jest interakcja sprężysta na przykładzie wybranego słupa stalowego? C26 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów krzywą interakcji zginania i wyboczenia sprężystego. Co to jest interakcja sprężysta zginania i wyboczenia sprężystego na przykładzie słupa stalowego? C27 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów krzywą plastyczną II rzędu. Różnica pomiędzy przegubem plastycznym skupionym, a rozproszonym (rzeczywistym)? C28 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów rzeczywistą krzywą ścieżki równowagi słupa stalowego. Przez jaki krzywe (ścieżki równowagi) jest ograniczona? C29 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów nośność graniczną M R. Wskaż i porównaj z punktem pierwszego uplastycznienia słupa. C30 Mechanizm zniszczenia belek słupów. Naszkicuj wykres i omów nośność graniczną M R. Wskaż i porównaj z punktem pierwszego uplastycznienia słupa? Strona 5
C31 Omów interakcję plastyczną słupa? Dla jakich klas przekroju jest słuszna i dlaczego? Naszkicuj podstawowe wykresy interakcji plastycznej przekroju słupa. Porównanie normowej i ścisłych krzywych interakcji plastycznej C32 Wyrażenia na moment plastyczną M N zredukowany wskutek działania siły osiowej N. Dla jakich przekrojów jest przedstawiany i jak są zbudowane. C33 Wyrażenia na moment plastyczną M N zredukowany wskutek działania siły osiowej N. Dla jakich przekrojów jest przedstawiany i jak są zbudowane. C34 Na czym polega interakcja sprężysta sił w przekroju słupa. Naszkicuj i omów. C35 Na czym polega interakcja krytyczna sił w słupie? Co to jest współczynnik wyboczeniowy w ujęciu klasycznym? C36 Omów klasyczne zagadnienie II rzędu ściskania słupa? Naszkicuj ścisłe zależności i aproksymacja ugięcia i momentu II rzędu C37 Omów i naszkicuj interakcję zginania i ścinania dla różnych smukłości pręta oraz zmodyfikowane krzywe interakcji. Wskaż różnice C38 Omów interakcję zginania i ściskania w normach europejskich dla słupów z przekrojem klasy 1 lub 2. C39 Omów znaczenie współczynnika równoważnego stałego momentu w warunku nośności słupa-belki. Rozważania przedstaw na dowolnie wybranym przykładzie słupa (rozkładzie momentów zginających na jego wysokości). C40 Omów znaczenie współczynnika równoważnego stałego momentu w równaniu. Rozważania przedstaw na dowolnie wybranym przykładzie słupa (rozkładzie momentów zginających) C41 Omów interakcję zginania i ściskania w normach europejskich dla słupów z przekrojem klasy 3. Na szkicu omów interakcja zginania i wyboczenia dla nierównomiernego momentu. C42 Omów interakcję wyboczenie i zwichrzenia w normach europejskich dla słupów z przekrojem klasy 1 lub 2 oraz różnice podejścia dla przekrojów klasy 3 i 4. C43 Omów interakcję wyboczenie i zwichrzenia w normach europejskich dla słupów z przekrojem klasy 3 oraz różnice podejścia dla przekrojów klasy 1,2 i 4 C44 Omów interakcję wyboczenie i zwichrzenia w normach europejskich dla słupów z przekrojem klasy 4 oraz różnice podejścia dla przekrojów klasy 1,2 i 3 C45 Na czym polega uogólnienie formuł obliczania słupa stalowego na przypadek wyboczenia w dwóch płaszczyznach? Naszkicuj stosowny przypadek słupa oraz omów to uogólnienie. Strona 6
C46 Na czym polega uogólnienie formuł obliczania słupa stalowego na przypadek zginania ukośnego? Naszkicuj stosowny przypadek obciążenia oraz powierzchnie interakcji. C47 Omów normową formułę pseudoliniową do projektowania belek słupów. W jaki sposób uwzględnione są złożone i nieliniowe interakcje zjawisk wyboczenia i zwichrzenia, ściskania i zginania? C48 Omów sytuacje projektowe dla których norma europejska przewiduje odrębne formuły do projektowania belek-słupów. Co to są współczynniki interakcji normowej i jakie sposoby ich szacowania podaje norma? C49 Na czym polega sprawdzenie przekrojów krytycznych (sprawczych) słupa-belki. Co to są przekroje krytyczne i na jakim etapie projektu dokonywane jest sprawdzenie ich wytrzymałości? D ZABEZPIECZENIA OGNIOWE D1 Ochrona pożarowa. Czynne i bierne zabezpieczenia. Omów zagadnienie temperatura krytyczna stali a temperatura pożaru i ogólnie potrzebę oraz sposoby zabezpieczeń ogniowych konstrukcji stalowych. D2 Klasy odporności ogniowej obiektów. Miejsce hal stalowych w tej klasyfikacji i ogólne wymagania. D3 Odporność ogniowa elementów konstrukcji Co to jest klasa R, E, I, Co to jest główna konstrukcja nośna, konstrukcje dachu i przekrycia. Jakie są wymagane klasy oporności tych elementów? Jakie znaczenie mają symulacje pożarowe? D4 Omów czynne zabezpieczenia przeciwpożarowe konstrukcji stalowych. Tryskacze i inne zabezpieczenia czynne. Naszkicuj schemat chłodzenia konstrukcji wodą. Omów zasadę działania tryskaczy. D5 Omów bierne zabezpieczenia przeciwpożarowe konstrukcji stalowych i ich stosowanie w zależności od wymaganej klasy odporności ogniowej elementu. D6 Naszkicuj i omów zasadę działania farb pęczniejących. Od czego zależy grubość powłoki pęczniejącej. Rys historyczny farb pęczniejących w Polsce. D7 Naszkicuj i omów okładziny konstrukcji stalowych z płyt na warunki pożaru. Rodzaje płyt, wymagane grubości i systemy oraz i główni producenci. D8 Omów i naszkicuj detale natryskowych powłok niereaktywnych E ZABEZPIECZENIA KOROZYJNE E1 Omów sposoby i kolejność działań przy zabezpieczaniu konstrukcji stalowych przed korozją. Naszkicuj rozwiązania konstrukcyjne, zapobiegające zatrzymywaniu się wody lub Strona 7
brudu, Przygotowania spawów i szczelin ze względu na ochronę korozyjną oraz przygotowanie krawędzi konstrukcji E2 Kategorie środowiska korozyjnego i przykłady sytuacji. Porównanie zmniejszenia grubości stali w różnych środowiskach, bez zabezpieczenia i po zabezpieczeniu metalizowaniem cynkiem. E3 Rodzaje farb antykorozyjnych i ich krótka charakterystyka. E4 Zabezpieczenia korozyjne. Przykładowe rodzaje zestawów malarskich i grubości powłok dla najczęściej występujących kategorii środowiska korozyjnego. E5 Metalowe powłoki antykorozyjne. Cynkowanie ogniowe, natryskowe Grubości powłok cynkowych. E6 Proces technologiczny cynkowania ogniowego. Różnica w stosunku do cynkowania galwanicznego oraz farb wysokocynkowych. E7 Proces technologiczny cynkowania natryskowego. Zastosowanie powłok aluminiowych. Wytyczne projektowania powłok metalowych. E8 Typowa trwałość powłoki cynkowej - pokaż sposób doboru grubości powłoki cynkowej E9 Ubytki korozyjne powłoki cynkowej oraz sposób przygotowania szczelin i odstępów elementów i otworów do cynkowania. Naszkicuj i omów F BELKI PODSUWNICOWE F1 Definicja dźwignic oraz przedmiotowe normy. Rodzaje dźwignic. Skrajnie. F2 Definicja suwnicy pomostowej. Podział suwnic pomostowych w tym funkcjonalny. Schematy i podstawowe parametry suwnic. Elementy prowadzące i sterowanie suwnicami F3 Idea i definicja współczynnika dynamicznego na przykładzie dźwignic. Definicja elementów i mechanizmów suwnicy, w tym wciągarka a wciągnik. Wciągniki jednoszynowe F4 Klasyfikacja suwnic ze względu na wykorzystanie. Parametry warunków technicznych użytkowania suwnic. Określanie liczby cykli pracy suwnicy F5 Grupy natężenia pracy suwnic, a klasa podnoszenia. Charakterystyka podnoszonych ładunków. F6 Belka podsuwnicowa ogólna charakterystyka. Naszkicuj dwa charakterystyczne detale konstrukcyjne. Urządzenia zabezpieczające belki podsuwnicowe. F7 Szyny podsuwnicowe i detale mocowania szyn do belek podsuwnicowych. Konsekwencje przy obliczaniu belek. Strona 8
F8 Dźwigary podsuwnicowe. Rodzaje. Naszkicuj charakterystyczne detale konstrukcyjne. F9 Stężenia belek podsuwnicowych Zadania i rodzaje. Naszkicuj charakterystyczne detale konstrukcyjne. F10 Oddziaływania dźwignic. Postanowienia Eurokodu na tle poprzednich norm. Definicja obciążeń regularnych, nieregularnych, wyjątkowych, a także inny podział obciążeń znamienny dla suwnic. F11 Rodzaje współczynników dynamicznych oddziaływań suwnic, jakie uwzględniają efekty i przykłady zastosowań. F12 Współczynnik dynamiczny do ciężaru własnego suwnicy i do ciężaru podnoszonego, a także łącznie do (ciężar własny + ciężar podnoszony). Różnice w wyznaczaniu i rząd wielkości F13 Oddziaływania od kilku suwnic naszkicuj, sytuacje obliczeniowe, grupy oddziaływań. Kombinacje obciążeń pionowych naszkicuj F14 Mimośród i siły poziome podłużne H L oraz poprzeczne H T oddziaływania suwnic naszkicuj. F15 Omów i naszkicuj model ukosowania suwnicy. Sposób wyznaczania tych sił poziomych od ukosowania. F16 Omów i naszkicuj oddziaływania wyjątkowe suwnicy. Charakterystyka zderzaka naszkicuj i omów istotę siły uderzenia w zderzak. F16 Omów i przedstaw na szkicach zagadnienie ugięcia i drgań belek podsuwnicowych. W jaki sposób limituje się drgania i ugięcia belek. F17 Omów i przedstaw na szkicach zagadnienie nośności przekrojów belek podsuwnicowych niestężonych. Jakie kryteria wytrzymałościowe należy uwzględnić? Naszkicuj standardowe rozkłady naprężeń w przekroju dwuteowym. Specyfika sprawdzania nośności belek podsuwnicowych, a teoria skręcania nieswobodnego. F18 Stany graniczne środników belek podsuwnicowych. Naszkicuj i omów specyfikę zagadnienia pod obciążeniem skupionym koła suwnicy. F19 Naszkicuj i omów projektowanie Spoin łączących pas ze środnikiem belki podsuwnicowej. F20 Omów zagadnienie interakcji na przykładzie interakcji obciążenia skupionego i zginania belki podsuwnicowej pod kołem suwnicy. F21 Omów zagadnienie interakcji na przykładzie interakcji obciążenia skupionego i zginania belki podsuwnicowej pod kołem suwnicy oraz zginania i ścinania środnika belki podsuwnicowej. Strona 9
F22 Na czym polega sprawdzenie nośności środnika belki podsuwnicowej w płaskim stanie naprężenie. Co to jest płaski stan naprężenia? F23 Omów i naszkicuj charakterystyczne zasady kształtowania belek podsuwnicowych? Nośność tężnika przeciwhamownego. G KONSTRUKCJE ZESPOLONE G1 Pojęcie zespolenia. Maksymalne naprężenia w przekroju złożonym bez zespolenia i po zespoleniu w stanie sprężystym i plastycznym. Naprężenia rozwarstwiające. G2 Naszkicuj i omów naprężenia w przekroju zespolonym obciążonym dodatnim momentem. Założenia przyjmowane przy analizie przekrojów zespolonych. G3 Naszkicuj i omów naprężenia w przekroju zespolonym obciążonym ujemnym momentem. G4 Omów mechanizmy zniszczenia przekroju zespolonego. Czynniki wpływające na nośność przekroju zespolonego. G5 Sytuacje obliczeniowe konstrukcji zespolonej. Współczesna metoda obliczania konstrukcji zespolonych omów zestaw programów. G6 Naszkicuj i omów stropy zespolone na blasze fałdowej. H RYSUNKI WARSZTATOWE A PROJEKT WYKONAWCZY H1 Zasada rozdziału rysunków warsztatowych od projektu wykonawczego. Pojęcie i zadania. Uczestnicy procesu inwestycyjnego i ich zadania. H2 Rys historyczny i kształtowanie się pojęć etapów projektowania w budownictwa. Miejsce projektu budowlanego, dokumentacji wykonawczej i rysunków warsztatowych. H3 Definicja i składowe dokumentacji wykonawczej, a rysunki warsztatowe. Przykład rysunku wykonawczego konstrukcji i różnice w stosunku do rysunku warsztatowego. Strona 10